KR100855821B1 - Raster scanning type display using the diffraction optical modulation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 회절형 광변조기의 하나 또는 복수의 엘리멘트를 이용하여 점광을 변조하여 광세기가 조절된 회절광을 생성한 후에 생성된 회절광을 스캐닝 점광으로 하여 스크린에 래스터 스캐닝하도록 하는 회절형 광변조기를 이용한 래스터 스캐닝 방식의 디스플레이 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device using a diffractive light modulator. In particular, the present invention relates to a display device using one or more elements of a diffractive light modulator. The present invention relates to a display apparatus of a raster scanning method using a diffraction type optical modulator for performing raster scanning on a screen using point light.
광변조기, 회절형, 디스플레이, 래스터 스캐닝, Raster scanning Optical Modulators, Diffraction, Displays, Raster Scanning, Raster scanning
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회절형 광변조기를 이용한 래스터 스캐닝 방식의 디스플레이 장치의 구성도.1 is a block diagram of a raster scanning display device using a diffractive optical modulator according to an embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명에 이용되는 함몰형 회절형 광변조기의 단면도이고, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 이용되는 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 단면도.2A is a cross-sectional view of the recessed diffraction type optical modulator used in the present invention, and FIGS. 2B and 2C are cross-sectional views of an open hole-based diffraction type optical modulator used in the present invention.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 하나의 엘리멘트의 상부 마이크로 미러에 원형의 점광이 조명된 경우의 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 네개의 엘리멘트의 상부 마이크로 미러에 원형의 점광이 조명된 경우의 평면도.FIG. 3A is a plan view of a circular spot light illuminated on the upper micromirror of one element of an open hole-based diffractive optical modulator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is an embodiment of the present invention. Top view of circular point light illuminated on the top micromirrors of the four elements of an open-hole-based diffractive optical modulator.
도 4는 도 1의 투사부의 상세 구성도.4 is a detailed configuration diagram of the projection unit of FIG. 1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
102 : 디스플레이 광학계 104 : 디스플레이 전자계 102 display
106 : 레이저 108 : 조명광학부106: laser 108: illumination optics
110 : 회절형 광변조기 112 : 필터 광학부110: diffraction optical modulator 112: filter optical portion
116 : 투사부 116: projection unit
본 발명은 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 회절형 광변조기의 하나 또는 복수의 엘리멘트를 이용하여 점광을 변조하여 광세기가 조절된 회절광을 생성한 후에 생성된 회절광을 스캐닝 점광으로 하여 스크린에 래스터 스캐닝하도록 하는 회절형 광변조기를 이용한 래스터 스캐닝 방식의 디스플레이 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
미세기술의 진전에 따라서, 소위 마이크로 머신(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems, 초소형 전기적·기계적 복합체)소자 및 MEMS소자를 조립한 소형기기가 주목되고 있다.In accordance with the progress of microtechnology, attention has been paid to small devices incorporating so-called Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) devices and MEMS devices.
MEMS소자는 실리콘기판, 글래스기판 등의 기판상에 미세구조체로서 형성되고, 기계적 구동력을 출력하는 구동체와, 구동체를 제어하는 반도체 집적회로 등을 전기적으로, 또한 기계적으로 결합시킨 소자이다. MEMS소자의 기본적인 특징은 기계적 구조로서 구성되어 있는 구동체가 소자의 일부에 조립되어 있는 것이며, 구동체의 구동은 전극간의 쿨롱의 힘 등을 응용하여 전기적으로 행해진다.A MEMS device is a device formed as a microstructure on a substrate such as a silicon substrate or a glass substrate, and electrically and mechanically coupled to a driver for outputting a mechanical driving force, a semiconductor integrated circuit for controlling the driver, and the like. A basic feature of the MEMS device is that a drive body constructed as a mechanical structure is assembled to a part of the device, and the drive of the drive body is performed electrically by applying the coulomb force between the electrodes.
최근에는, 이러한 MEMS 소자를 사용하는 광변조기가 개발되었다. 그러한 광 변조기의 일예로는 블룸(Bloom) 등의 미국특허 제5,311,360호에 개시되어 있는 격자 광밸브(GLV:grating light valve)가 있는데, 상기 특허에서 GLV는 반사모드 및 회절모드로 구성가능하다. Recently, optical modulators using such MEMS devices have been developed. An example of such an optical modulator is a grating light valve (GLV) disclosed in US Pat. No. 5,311,360 to Bloom et al., Wherein the GLV is configurable in reflection mode and diffraction mode.
한편, 상술의 MEMS 소자를 적용한 광변조 소자로서의 GLV 디바이스 등을 디스플레이 응용에 사용하기 위해서는 그에 따른 디스플레이 장치의 개발이 요구된다.On the other hand, in order to use a GLV device or the like as an optical modulation device to which the above-described MEMS device is applied to a display application, development of a display device according to the above is required.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 회절형 광변조기의 하나 또는 복수의 엘리멘트를 이용하여 점광을 변조한 후에 변조된 점광을 스캐닝 점광으로 하여 스크린에 래스터 스캐닝하도록 한 회절형 광변조기를 이용한 래스터 스캐닝 방식의 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the diffraction of raster scanning on the screen using the modulated point light as the scanning point light after modulating the point light using one or a plurality of elements of the diffractive optical modulator It is an object of the present invention to provide a raster scanning display device using a fluorescent modulator.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 광원에서 출사된 광을 점광으로 조사하기 위한 조명 광학부; 엘리멘트가 상기 조명 광학부에서 입사된 점광을 변조하여 광세기가 조절된 복수의 회절차수의 회절광을 생성하는 회절형 광변조기; 상기 회절형 광변조기로부터 형성된 회절광을 스캐닝 점광으로 하여 스크린에 수평 스캐닝과 수직 스캐닝을 반복하는 래스터 스캐닝을 수행하여 2차원 영상을 생성하 는 투사부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for solving the above problems, the illumination optical unit for irradiating the light emitted from the light source with point light; A diffraction type optical modulator, the element modulating the point light incident from the illumination optical unit to generate diffracted light having a plurality of diffraction orders of which light intensity is controlled; And a projection unit configured to generate a two-dimensional image by performing raster scanning by repeating horizontal scanning and vertical scanning on the screen using the diffracted light formed from the diffractive light modulator as scanning point light.
또한, 본 발명은, 광원으로부터 출사된 광을 점광으로 조사하기 위한 조명 광학부; 복수의 엘리멘트가 상기 조명 광학부에서 입사된 점광을 변조하여 광세기가 조절된 복수의 회절차수의 회절광을 생성하는 회절형 광변조기; 상기 회절형 광변조기로부터 형성된 회절광을 스캐닝 점광으로 하여 스크린에 수평 스캐닝과 수직 스캐닝을 반복하는 래스터 스캐닝을 수행하여 2차원 영상을 생성하는 투사부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention, the illumination optical unit for irradiating the light emitted from the light source with the point light; A diffraction type optical modulator for generating a plurality of diffraction light having a plurality of diffraction orders of which light intensity is modulated by a plurality of elements modulating the point light incident from the illumination optical unit; And a projection unit configured to generate a two-dimensional image by performing raster scanning by repeating horizontal scanning and vertical scanning on the screen using the diffracted light formed from the diffractive light modulator as scanning point light.
이제, 도 1 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회절형 광변조기를 이용한 래스터 스캐닝 방식의 디스플레이 장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a raster scanning display device using a diffractive optical modulator according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 회절형 광변조기를 이용한 래스터 스캐닝 방식의 디스플레이 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a raster scanning display device using a diffractive optical modulator according to an embodiment of the present invention.
도 1를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회절형 광변조기를 이용한 래스터 스캐닝 방식의 디스플레이 장치는 디스플레이 광학계(102)와 디스플레이 전자계(104)를 포함한다. 디스플레이 광학계(102)는 레이저(106), 레이저(106)로부터 나오는 빛을 회절형 광변조기(110)에 원형 또는 타원형의 점광(spot beam)으로 조사하기 위해 원형 점광 또는 타원형 점광을 만들어 주는 조명 광학부(108), 조명 광학부(108)로부터 조사된 점광을 회절시켜 사용하기를 원하는 회절차수의 회절광의 광세기가 조절된 복수의 회절차수의 회절광을 생성하는 회절형 광변조기(110), 회절형 광변조기(110)에서 출사된 복수의 회절차수의 회절광을 차수분리하고 분리된 여러 차수의 회절광중에서 사용하기를 원하는 차수의 회절광을 통과시키는 필터 광학부(112), 필터 광학부(112)를 통과한 회절광을 스캐닝 점광으로 하여 디스플레이 스크린에 래스터 스캐닝을 수행하는 투사부(116), 및 디스플레이 스크린(118)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a raster scanning display device using a diffractive optical modulator according to an embodiment of the present invention includes a display
디스플레이 전자계(104)는 레이저(106), 회절형 광변조기(110) 및 투사부(116)에 접속된다.The display
디스플레이 전자계(104)는 레이저(106)에 전력을 제공한다. 레이저(106)는 레이저 조명을 방출하는데, 레이저 조명의 단면은 원형이고, 그 광의 세기 프로파일은 가우시안(Gausian) 분포를 하고 있으며, 일예로 레이저(106)(실제로는 R광원의 레이저, G광원의 레이저, B광원의 레이저로 이루어져 있다)는 R광, G광, B광을 순차적으로 방출하도록 할 수 있다. 조명 광학부(108)는 레이저(106)가 방출한 레이저 조명을 원형 또는 타원형의 점광으로 변환하여 회절형 광변조기(110)상에 집속시킨다. 이러한 조명 광학부(108)는 일예로 볼록렌즈(미도시)로 이루어지거나 볼록렌즈(미도시)와 콜리메이팅 렌즈(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. The
한편, 회절형 광변조기(110)는 조명광학부(108)로부터 원형의 또는 타원형의 점광이 입사되면, 디스플레이 전자계(104)의 제어에 따라 점광을 회절시켜 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 생성하게 되는데 이때 사용하기를 원하는 회절차수의 회절광의 광세기를 적절하게 조정한다.On the other hand, when the circular or elliptical point light is incident from the illumination
이러한 회절형 광변조기(110)의 일예가 도 2a 내지 도 2c에 도시되어 있는 데, 도 2a는 본 발명에 이용되는 압전 재료를 이용한 함몰형 회절형 광변조기의 단면도이고, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 이용되는 오픈홀 기반의 압전 재료를 이용한 회절형 광변조기의 단면도이다.An example of such a diffraction type
도면을 참조하면, 본 발명에 이용되는 함몰형 박막 압전 광변조기는 실리콘 기판(210)과, 복수의 엘리멘트(212a~212n)를 구비하고 있다.Referring to the drawings, the recessed thin film piezoelectric optical modulator used in the present invention includes a
여기에서, 복수의 엘리멘트(212a~212n)는 일정한 폭을 가지며 일정하게 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 복수의 엘리멘트(212a~212n)는 서로 다른 폭을 가지며 교번하여 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 엘리멘트(212a~212n)는 일정간격(거의 엘리멘트(212a~212n)의 폭과 같은 거리)을 두고 이격되어 위치할 수 있으며 이 경우에 실리콘 기판(210)의 상면의 전부에 형성된 마이크로 미러층이 입사된 빛을 반사하여 회절시킨다. Herein, the plurality of
실리콘 기판(210)은 엘리멘트(212a~212n)에 공간을 제공하기 위하여 함몰부를 구비하고 있으며, 절연층(211)이 상부 표면에 증착되어 있고, 함몰부의 양측에 엘리멘트(212a~212n)의 단부가 부착되어 있다.The
각각의 엘리멘트(여기에서는 도면부호 212a에 대해서만 자세히 설명하지만 나머지 212b~212n도 동일하다)는 막대 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(210)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(210)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 실리콘 기판(210)의 함몰부에 위치한 부분이 상하로 이동가능한 하부지지대(213a)를 포함한다.Each element (herein, only the
또한, 엘리멘트(212a)는 하부지지대(213a)의 좌측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(214a)와, 하부전극층(214a)에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(215a)와, 압전 재료층(215a)에 적층되어 있으며 압전재료층(215a)에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(216a)을 포함하고 있다.In addition, the
또한, 엘리멘트(212a)는 하부지지대(213a)의 우측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(214a')과, 하부전극층(214a')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(215a')과, 압전 재료층(215a')에 적층되어 있으며 압전재료층(215a')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(216a')을 포함하고 있다.In addition, the
도 2b은 본 발명에 이용되는 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 사시도이다. 도 2b를 참조하면, 오픈홀 기반의 회절 광변조기는 실리콘 기판(221)과, 절연층(222), 하부 마이크로 미러(223)와, 복수의 엘리멘트(230a~230n))로 구성되어 있다. Figure 2b is a perspective view of an open hole-based diffractive optical modulator used in the present invention. Referring to FIG. 2B, the open hole-based diffractive optical modulator is composed of a
여기에서, 하부 마이크로 미러(223)는 실리콘 기판(221)의 상부에 증착되어 있으며, 입사하는 빛을 반사하여 회절시킨다. 하부 마이크로 미러(223)에 사용되는 물질로는 메탈(Al, Pt, Cr, Ag 등)이 사용될 수 있다. Here, the lower
엘리멘트(대표적으로 도면부호 230a에 대해서만 설명하지만 나머지도 같다)는 리본 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(221)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(221)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있는 하부 지지대(231a)를 구비하고 있다.The elements (typically described only with reference to 230a but the same are the same) have a ribbon shape and the lower surfaces of both ends are recessed of the
하부 지지대(231a)의 양측면에는 압전층(240a, 240a')이 구비되어 있으며, 구비된 압전층(240a, 240a')의 수축 팽창에 의해 엘리멘트(230a)의 구동력이 제공된다.
그리고, 좌우측의 압전층(240a, 240a')은 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(241a, 241a')과, 하부전극층(241a, 241a')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(242a, 242a')과, 압전 재료층(242a, 242a')에 적층되어 있으며 압전재료층(242a, 242a')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(243a, 243a')을 구비하고 있다. 상부 전극층(243a, 243a')과 하부 전극층(241a, 241a')에 전압이 인가되면 압전재료층(242a, 242a')은 수축 팽창을 하여 하부 지지대(231a)의 상하 운동을 발생시킨다.The left and right
한편, 하부 지지대(231a)의 중앙 부분에는 상부 마이크로 미러(250a)가 증착되어 있으며 복수의 오픈홀(251a1~251a4)을 구비하고 있다. 여기에서 오픈홀(251a1~251a4)의 모양은 직사각형이 바람직하지만 원형, 타원형 등 어떤 폐곡선의 형상도 가능하다. 그리고, 오픈홀(251a1~251a4)은 상기 실리콘 기판(221)을 가로지는 방향과 직각 방향에 정렬되어 있는 것읕 특징으로 한다.On the other hand, the upper
이러한 오픈홀(251a1~251a4)은 엘리멘트(230a)에 입사되는 입사광이 관통하여 오픈홀(251a1~251a4)이 형성된 부분에 대응하는 하부 마이크로 미러(223)에 입사광이 입사되도록 하며, 이렇게 하여 하부 마이크로 미러(223)와 상부 마이크로 미러(250a)가 형성한 회절광이 하나의 화소를 형성할 수 있도록 한다.The open holes 251a1 to 251a4 allow incident light incident on the
즉, 일예로 오픈홀(251a1~251a4)이 형성된 상부 마이크로 미러(250a)의 반사면 (A)부분에서 반사된 광과 하부 마이크로 미러(223)의 반사면 (B)부분에 반사된 광이 회절광을 형성하여 하나의 화소를 형성할 수 있다.That is, as an example, light reflected from the reflective surface A portion of the
이때, 상부 마이크로 미러(250a)의 오픈홀(251a1~251a4)이 형성된 부분을 관통하여 입사되는 입사광은 하부 마이크로 미러(223)의 해당 반사면에 입사할 수 있으며 상부 마이크로 미러(250a)와 하부 마이크로 미러(223)의 간격이 λ/4의 홀수배가 될 때 최대의 회절광을 발생시킨다. In this case, incident light incident through a portion where the open holes 251a1 to 251a4 of the
한편, 도 2b는 오픈홀(251a1~251a4)이 상부 마이크로 미러(250a)가 실리콘 기판(221)을 가로지는 방향과 직각 방향에 정렬되어 있는 것읕 특징으로 하는 오픈홀 기반의 회절형 광변조기에 대하여 개시하고 있지만 도 2c는 상부 마이크로 미러(250a)가 실리콘 기판(221)을 가로지르는 방향과 동일한 방향으로 정렬되어 있는 복수의 오픈홀(251a1', 251a2')을 구비하고 있는 오픈홀 기반의 회절형 광변조기에 대하여 개시하고 있다.On the other hand, Figure 2b is an open hole-based diffraction type optical modulator characterized in that the open holes (251a1 ~ 251a4) are aligned in a direction perpendicular to the direction in which the upper
도 3a는 본 발명에 따른 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 하나의 엘리멘트의 상부 마이크로 미러(110a)에 원형의 R광, G광, B광이 순차적으로 입사된 경우의 평면도를 예시한 것이다.FIG. 3A illustrates a plan view of circular R light, G light, and B light sequentially entering the upper micromirror 110a of one element of the open hole-based diffractive optical modulator according to the present invention.
도면을 참조하면 원형의 광이 상부 마이크로 미러(310a)의 모든 반사면(310a-1~310a-3)과 홀(311a-1, 311a-2)중에서 일부 반사면(310a-1, 310a-2)과 모든 홀(311a-1, 311a-2)에 원형의 R광, G광, B광이 순차적으로 입사된다.Referring to the drawings, the circular light is partially reflected from all of the reflecting
이처럼 상부 마이크로 미러(310a)의 일부 반사면(310a-1, 310a-2)과 홀(310a-1, 310a-2)에 원형의 광을 입사시키면, 상부 마이크로 미러(310a)의 일부 반사면(310a-1, 310a-2)과 상부 마이크로 미러(310a)의 홀(311a-1, 311a-2)에 대응되는 하부 마이크로 미러(미도시)의 일부 반사면(미도시)의 단차에 의해 입사된 원형의 점광이 회절되어 여러 회절 차수를 갖는 회절광이 생성된다. As such, when circular light is incident on the partially
이때, 상부 마이크로 미러(310a)를 상하로 움직여 상부 마이크로 미러(310a)의 일부 반사면(310a-1, 310a-2)과 하부 마이크로 미러(미도시)의 일부 반사면(미도시)의 단차를 변화시키게 되면 그에 따라 회절광의 광세기가 변화되게 되어 스크린(미도시)에 래스터 스캐닝을 수행하여 원하는 2차원 영상을 생성할 수 있다. At this time, by moving the upper
여기에서는 엘리멘트의 상부 마이크로 미러(310a)에 원형의 점광이 입사된 경우에 대하여 설명하였지만, 타원형의 점광이 입사되는 경우에도 동일한 설명이 가능하다.Here, the case where circular point light is incident on the
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 네개의 엘리멘트의 상부 마이크로 미러(310a'~310d')에 원형의 점광인 R광, G광, B광이 순차 입사된 경우의 평면도를 예시한 것이다.Figure 3b is a circular point light R, G light, B light is sequentially incident on the upper micro-mirrors (310a '~ 310d') of the four elements of the open-hole-based diffractive optical modulator according to an embodiment of the present invention The plan view in the case of the above is illustrated.
도면을 보게 되면, 네개의 엘리멘트의 상부 마이크로 미러(310a'~310d')중 제1 상부 마이크로 미러(310a')에는 모든 반사면(310a'-1~310a'-4)과 모든 홀(311a'-1~311a'-3)중에서 일부 반사면(310a'-2, 310a'-3)과 일부 홀(311a'-2)에 원형의 점광이 입사됨을 알 수 있으며, 제2 상부 마이크로 미러(310b')는 모든 반사면(310b'-1~310b'-4)과 홀(311b'-1~311b'-3)에 원형의 점광이 입사됨을 알 수 있고, 제3 상부 마이크로 미러(310c') 또한 모든 반사면(310c'-1~310c'-4)과 모든 홀(311c'-1~311c'-3)에 원형의 점광이 입사됨을 알 수 있으며, 제4 상부 마이크로 미러(310d')는 모든 반사면(310d'-1~310d'-4)과 홀(311d'-1~311d'-3)중에서 일부 반사면(310d'-2, 310d'-3)과 일부 홀(311d'-2)에 원형의 점광이 입사됨을 알 수 있다. 그리고, 여기에서는 네개의 엘리멘트의 상부 마이크로 미러(310a'~310d')의 각각에 대하여 일부 반사면과 일부 홀에 원형의 점광이 입사되록 하였지만, 응용에 따라서는 원형의 점광이 아닌 타원형 또는 사각형의 점광을 사용한다면 입사되는 면적을 더 넓힐 수 있으며, 모든 반사면과 모든 홀에 원형의 점광이 입사되도록 할 수도 있다. Referring to the drawings, the first
이처럼 상부 마이크로 미러(310a'~310d')의 일부 반사면과 일부 홀에 원형의 광을 입사시키면, 상부 마이크로 미러(310a'~310d')의 일부 반사면과 상부 마이크로 미러(310a'~310d')의 홀에 대응되는 하부 마이크로 미러(미도시)의 일부 반사면(미도시)의 단차에 의해 입사된 원형의 점광이 회절되어 여러 회절 차수를 갖는 회절광이 생성된다. As such, when circular light is incident on some reflective surfaces and some holes of the
이때, 상부 마이크로 미러(310a'~310d')를 하나 또는 그 이상을 상하로 움직여 상부 마이크로 미러(310a'~310d')의 반사면과 하부 마이크로 미러(미도시)의 반사면(미도시)의 단차를 변화시키게 되면 그에 따라 회절광의 광세기가 변화되며 스크린(미도시)에 래스터 스캐닝을 수행하여 원하는 2차원 영상을 생성할 수 있다. At this time, one or more of the
이처럼 복수의 엘리멘트를 이용하여 회절광을 생성하게 되면 하나의 엘리멘트를 이용하여 회절광을 생성하는 것보다 더 넓은 광세기 선택성을 갖는 회절광을 생성할 수 있다. 일예로 네개의 엘리멘트를 이용하여 회절광을 생성할 때 하나의 엘리멘트만 회절광을 생성하도록 하거나, 두개의 엘리멘트가 회절광을 생성하게 하거나, 세개의 엘리멘트가 회절광을 생성하거나, 네개의 엘리멘트가 회절광을 생성하도록 할 수 있어, 회절광을 얻는데 있어 이처럼 네가지의 서로 다른 광세기를 갖는 회절광을 얻을 수 있기 때문에 광세기의 선택성이 향상된다. As such, when the diffracted light is generated using the plurality of elements, the diffracted light having a wider light intensity selectivity may be generated than to generate the diffracted light using one element. For example, when generating diffracted light using four elements, only one element generates diffracted light, two elements generates diffracted light, three elements generates diffracted light, or four elements The diffraction light can be generated, and thus the diffraction light having four different light intensities can be obtained in obtaining the diffraction light, thereby improving the selectivity of the light intensity.
그리고, 여기에서는 엘리멘트의 상부 마이크로 미러(310a'~310d')에 원형의 점광이 입사된 경우에 대하여 설명하였지만, 타원형의 점광이 입사되는 경우에도 동일한 설명이 가능하다.Here, although the case where circular point light is incident on the
한편, 필터 광학부(112)는 여러회절차수를 갖는 회절된 광이 입사되면 원하는 회절차수의 회절광을 분리한다. 이러한 필터 광학부(112)의 일예로 푸리에 렌즈(미도시)와 푸리에 필터(미도시)로 구성되어 있으며, 입사되는 회절광중 0차 회절광 또는 ±1차 광을 선택적으로 통과시킨다. 필터 광학부(112)는 도 1을 보면 회절형 광변조기(110)의 바로 후단에 위치하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 투사부(116)의 후단에 위치할 수도 있다. 그리고, 필터 광학부(112)가 투사부(116)의 후단에 위치하는 경우에는 복수의 회절차수를 갖는 회절광이 충분히 진행하여 회절차수간의 근접거리가 일정정도 이상 확보되어 있기 때문에 회절차수간의 근접거리를 확보하기 위한 별도의 푸리에 렌즈를 필요로 하지 않으며 푸리에 필터만으로 구현할 수 있다. On the other hand, the filter
그리고, 투사부(116)는 도 4에 도시된 바와 같이 집광 렌즈(116a), 스캐닝 미러(116b)와 프로젝션 렌즈(116c)로 구성되어 있으며, 입사된 회절광을 스크린(118)에 투사한다. 즉, 투사부(116)는 푸리에 필터(미도시)를 통하여 입사되는 회절빔을 스크린(118)에 집속시켜 스팟을 형성시키는 역할을 수행하는 것이다.As shown in FIG. 4, the
여기에서, 집광 렌즈(116a)는 푸리에 필터(미도시)를 통과한 회절빔을 스크린(118)에 초점이 맞도록 회절광을 집광시킨다. 물론 집광렌즈(116a)이후에 오목렌즈(미도시)를 더 구비하여 푸리에 필터(미도시)를 통과한 회절빔을 집광한 후에 평행광을 변화시켜 스캐닝 미러(116b)에 투영할 수도 있다.Here, the
스캐닝 미러(116b)는 X스캐닝 미러(116ba)와 Y스캐닝 미러(116bb)로 구성되어 있으며, X스캐닝 미러(116ba)는 디스플레이 전자계(104)의 제어에 따라 입사된 스캐닝 점광을 스크린(118)의 좌에서 우로 스캐닝을 수행하며, Y 스캐닝 미러(116ba)는 디스플레이 전자계(104)의 제어에 따라 입사된 스캐닝 점광을 스크린(118)에 상하로 스캐닝을 수행한다. 물론, 스캐닝 미러(116b)는 X 스캐닝 미러(116ba)와 별도의 Y 스캐닝 미러(116bb)의 조합으로 구성하는 것이 아니라 X축 스캐닝과 Y축 스캐닝을 모두 수행할 수 있는 X-Y 스캐닝 미러(미도시)로 구성할 수도 있다. The
여기에서, 래스터 스캐닝(Raster Scanning)에 대하여 상세히 설명하면 도 4에 도시된 바와 같이 X 스캐닝 미러(116ba)에 의해 좌에서 우로 좌우스캐닝을 수행하고, Y 스캐닝 미러(116bb)에 의해 다음 라인으로 상하 스캐닝을 수행하며, 다시 X 스캐닝 미러(116ba)에 의해 좌에서 우로 좌우 스캐닝을 수행하고, 다시 Y 스캐닝 미러(116bb)에 의해 다음 라인으로 상하 스캐닝을 수행하며, 다시 X스캐닝 미러(116ba)부터 이러한 동작을 반복수행 하는 것을 말한다. 이러한 래스터 스캐닝의 다른 일예로 좌에서 우로 스캐닝한 후에 다음 라인의 우측으로 상하 스캐닝한 후에 이번에는 우에서 좌로 스캐닝을 하고 라인을 변경한 후에 좌에서 우로 스캐닝을 수행하는 동작을 반복할 수도 있다.Herein, raster scanning will be described in detail. As shown in FIG. 4, left and right scanning is performed from left to right by the X scanning mirror 116ba, and up and down by the Y scanning mirror 116bb to the next line. Scanning is performed again, left to right and left to right scanning by the X scanning mirror 116ba, and up and down scanning to the next line by the Y scanning mirror 116bb, and again from the X scanning mirror 116ba. It means to repeat the action. As another example of such raster scanning, an operation of scanning from left to right and then scanning up and down to the right of the next line may be repeated from right to left and then scanning from left to right after changing the line.
디스플레이 전자계(104)는 투사부(116)의 스캐닝 미러(116b)를 구동시킨다. 투사부(116)는 디스플레이 스크린(118) 상에 2차원적인 이미지를 형성하기 위해서 스캐닝 점광을 디스플레이 스크린(118)에 투영하고 디스플레이 스크린(118)에 걸쳐 스캐닝 점광을 래스터 스캐닝한다. The display
한편, 도 1 내지 도 4에서는 하나의 화소를 담당하는 하나의 스캐닝 점광을 사용하여 래스터 스캐닝에 의한 2차원 영상을 생성하도록 하였으나, 다른 실시예로서 소수개의 화소를 담당하는 그에 대응되는 개수의 스캐닝 점광을 사용하여 래스터 스캐닝에 의한 2차원 영상을 생성하도록 할 수 있다.Meanwhile, in FIGS. 1 to 4, a two-dimensional image generated by raster scanning is generated by using one scanning point light for one pixel, but in another embodiment, a number of scanning point lights corresponding to a few pixels. It can be used to generate a two-dimensional image by raster scanning.
또한, 도 1 내지 도 4에서는 하나의 회절형 광변조기를 사용하여 칼라 이미지를 생성하였지만 3개의 회절형 광변조기를 사용하여 칼라 이미지를 생성하게 할 수 있으며, 그렇게 하기 위해서는 2개의 추가적인 회절형 광변조기를 포함하여 그 구현이 가능하다.In addition, although in FIG. 1 to FIG. 4, one diffractive light modulator is used to generate a color image, three diffractive light modulators can be used to generate a color image. Its implementation is possible, including.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 1차원 조명계에서 필요한 선형광 형성(Line beam Shaper) 즉 원형의 광을 선형의 광으로 만들어주는 정밀 광학계가 별도로 필요하지 않도록 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect that does not need a separate linear beam shaper (line beam shaper) that is necessary in the one-dimensional illumination system, that is, a precision optical system that makes the circular light into linear light.
또한, 본 발명에 따르면 2차원 영상을 형성하기 위하여 하나 또는 소수개의 화소를 담당하는 하나 또는 소수개의 스캐닝 점광을 사용하기 때문에 그에 따라 광학계가 단순해지는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since one or a few scanning point lights that cover one or a few pixels are used to form a two-dimensional image, the optical system is simplified accordingly.
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